Способ биологической очистки воды от трудноокисляемых органических веществ

 

Изобретение относится к способам биологической очистки воды, содержащей органические загрязнения, характерные для сточных вод ЦБП, хлорорганические загрязнения и другие трудноокисляемые вещества, конкретно к биосорбционным способам очистки воды. Для осуществления способа исходную воду, содержащую трудноокисляемые органические вещества, измеряемые обобщенным показателем ХПК (в диапазоне концентрация от 20 до 3000 мг ХПК/л) или концентрациями конкретных веществ, например хлорлигнина, сульфатного лигнина, хлорфенола, нефтепродуктов и др. пропускают снизу вверх через слой активированного угля и подвергают сорбции на активированном угле, поверхность которого непрерывно регенерируется закрепленными на ней микроорганизмами. После прохождения воды через слой взвешенной загрузки вода аэрируется, а затем озонируется с дозой озона 0,2 0,5 мг/л. После этого вода вновь подается под слой взвешенной загрузки, где ее подвергают сорбции на активированном угле, поверхность которого непрерывно регенерируется биологическим путем. Очищенная вода после многократной циркуляции и достижения эффективности снижения концентрации трудоокисляемых соединений на 20 60% удаляется из сооружения. 1 табл.

Изобретение относится к способам биологической очистки воды, содержащей органические загрязнения, характерные для сточных вод предприятий целлюлозно-бумажной промышленности (ЦБП), хлорорганические загрязнения и другие трудноокисляемые вещества, конкретно к биосорбционным способам очистки воды.

Наиболее близким к предлагаемому является способ биологической очистки воды от органических загрязнений путем их сорбции на активированном угле и биологической регенерации угля микроорганизмами, закрепленными на его гранулах, включающий озонирование воды.

Очищаемая вода фильтруется через загрузку из активированного угля сверху вниз, а в середину загрузки подается озонированный воздух, либо озонируют исходную воду до подачи на фильтр. Газ подают на границе слоев активированного угля и подстилающего его песка, в промежуточный слой из антрацита. Необходимое количество озона рассчитывается исходя из дефицита растворенного кислорода в поступающей на очистку сточной воде и вводится для насыщения воды растворенным кислородом, необходимым для инициализации в слое загрузки биологических процессов. Озон подается для аэрации воды, то есть для насыщения ее растворенным кислородом, в тех случаях, когда вода имеет повышенную загрязненность и аэрации воздухом или техническим кислородом недостаточно для насыщения ее растворенным кислородом. При этом происходит видоизменение органических молекул, которое придает им доступность для биоразрушения. В результате появляется возможность продления срока службы загрузки такого фильтра до нескольких месяцев. При этом используются вместо 1-2-дневых еженедельные промывки.

Недостатком прототипа являются невысокие степень и скорость очистки воды, необеспечение окончательной деструкции биоразлагаемых органических загрязнений, вклад биологических процессов в очистку не превышает 10% существует необходимость искусственной регенерации активированного угля или его замены после истощения сорбционной емкости.

Целью изобретения является повышение степени очистки от трудноокисляемых загрязнений, увеличение срока службы сорбента.

Цель достигается тем, что в способе биологической очистки от трудноокисляемых органических веществ путем их сорбции на активированном угле и биологической регенерации угля микроорганизмами, закрепленными на их гранулах, включающий стадию озонирования воды, озон с дозой 0,2-0,5 мг/л в каждом цикле подают в процессе многократной циркуляции воды через слой взвешенной загрузки активированного угля, после контактирования воды с активированным углем и аэрации, с последующей подачей озонированной воды в каждом цикле под слой взвешенной загрузки.

Необходимость озонирования воды в процессе ее многократной циркуляции через активированный уголь после прохождения водой стадии контактирования с загрузочным материалом и аэрирования обусловлена механизмом биологической деструкции трудноокисляемых органических веществ в водной среде. После прохождения водой стадии контактирования с активированным углем и аэрации в воде за счет происшедших биосорбционных процессов остаются лишь те органические вещества, которые либо не поддаются биохимической деструкции (бионеразлагаемые компоненты), либо поддаются, но после дополнительного деструктивного внешнего воздействия. Озон в дозах 0,2-0,5 мг/л, поступающий в такую воду после ее аэрации воздухом, расходуется уже не на насыщение воды кислородом, а приводит к нарушению структуры молекул трудноокисляемых и бионеразлагаемых органических веществ. Тем самым, в каждом цикле образуются и окисляются новые вещества, доступные для биосорбционного окисления на загрузке из активированного угля, и, следовательно, достигается большая глубина биологической очистки воды от трудноокисляемых веществ. Интервал дозы озона обусловлен необходимостью лишь инициирования окислительных процессов, при которых основную роль играют микроорганизмы, прикрепленные на поверхности активированного угля. Уменьшение дозы озона ниже 0,2 мг/л приводит к потере эффекта озоно-биосорбционной обработки воды и уменьшению глубины очистки. Увеличение дозы озона сверх установленной величины может привести к появлению в воде, подаваемой в каждом цикле под слой взвешенной загрузки, остаточного озона, негативно влияющего на микроорганизмы за счет возникновения обеззараживающего эффекта (таблица).

Способ осуществляют следующим образом.

Исходную воду, содержащую трудноокисляемые органические вещества, измеряемые обобщенным показателем ХПК (в диапазоне концентрации от 20 до 3000 мг ХПК/л) или концентрациями конкретных веществ, например хлорлигнина, сульфатного лигнина, хлорфенола, нефтепродуктов и др. пропускают снизу вверх через слой активированного угля и подвергают сорбции на активированном угле, поверхность которого непрерывно регенерируется закрепленными на ней микроорганизмами. После прохождения воды через слой взвешенной загрузки вода аэрируется, а затем озонируется с дозой озона 0,2-0,5 мг/л. После этого вода вновь подается под слой взвешенной загрузки, где ее подвергают сорбции на активированном угле, поверхность которого непрерывно регенируется биологическим путем.

Очищенная вода после многократной циркуляции и достижения эффективности снижения концентраций трудноокисляемых соединений на 20-60% удаляется из сооружения.

П р и м е р 1. Сточную воду отбельного производства ЦБП, содержащую трудноокисляемые органические вещества, в том числе хлорорганические (хлорлигнин), с концентрацией загрязнений по ХПК 1550 мг/л, по БПК 15 мл/л подвергают сорбции на активированном угле, поверхность которого непрерывно регенерируется микроорганизмами, закрепленными на его гранулах, последующему аэрированию и озонированию с дозой озона 0,2 мг/л в каждом цикле при циркуляции воды через слой взвешенной загрузки. Очищенная вода характеризуется ХПК 1209 мг/л, БПК 3 мг/л. Эффект очистки по ХПК 22% При этом на 1 мг абсорбированного озона дополнительно снимается 114 мг ХПК.

П р и м е р 2. Сточную воду по примеру 1 подвергают озоно-биосорбционной обработке с дозой озона 0,34 мг/л. Очищенная вода характеризуется ХПК 1150 мг/л, БПК 3 мг/л. Эффект очистки по ХПК 26% При этом на 1 мг абсорбированного озона дополнительно снимается 82 мг ХПК.

П р и м е р 3. Сточную воду по примеру 1 подвергают озоно-биосорбционной обработке с дозой озона 0,48 мг/л. Очищенная вода характеризуется ХПК 1220 мг/л, БПК 3 мг/л. Эффект очистки по ХПК 21% При этом на 1 мг абсорбированного озона дополнительно снимается 69 мг ХПК.

П р и м е р 4. Сточную воду по примеру 1 подвергают озоно-биосорбционной обработке с дозой озона 0,16 мг/л. Очищенная вода характеризуется ХПК 1364 мг/л, БПК 3 мг/л. Эффект очистки по ХПК 12% При этом на 1 мг абсорбированного озона дополнительно снимается 32 мг ХПК.

П р и м е р 5. Сточную воду по примеру 1 подвергают озоно-биосорбционной обработке с дозой озона 0,58 мг/л. Очищенная вода характеризуется ХПК 1257 мг/л, БПК 3 мг/л. Эффект очистки по ХПК 18% При этом на 1 мг абсорбированного озона дополнительно снимается 18 мг ХПК.

П р и м е р 6. Сточную воду сульфатно-целлюлозного производства, содержащую трудноокисляемые органические вещества, а том числе сульфатный лигнин, с концентрацией загрязнений по ХПК 620 мг/л, по БПК 15 мг/л подвергают сорбции на активированном угле, поверхность которого непрерывно регенерируется микроорганизмами, закрепленными на его гранулах, последующему аэрированию и озонированию с дозой озона 0,2 мг/л в каждом цикле при циркуляции воды через слой взвешенной загрузки. Очищенная вода характеризуется ХПК 400 мг/л, БПК 3 мг/л. Эффект очистки по ХПК 35,5% При этом на 1 мг абсорбированного озона дополнительно снимается 35,1 мг ХПК.

П р и м е р 7. Сточную воду по примеру 6 подвергают озоно-биосорбционной обработке с дозой озона 0,35 мг/л. Очищенная вода характеризуется ХПК 370 мг/л, БПК 3 мг/л. Эффект очистки по ХПК 40,3% При этом на 1 мг абсорбированного озона дополнительно снимается 28,2 мг ХПК.

П р и м е р 8. Сточную воду по примеру 6 подвергают озоно-биосорбционной обработке с дозой озона 0,48 мг/л. Очищенная вода характеризуется ХПК 350 мг/л, БПК 3 мг/л. Эффект очистки по ХПК 43,5% При этом на 1 мг абсорбированного озона дополнительно снимается 25,4 мг ХПК.

П р и м е р 9. Сточную воду по примеру 6 подвергают озоно-биосорбционной обработке с дозой озона 0,14 мг/л. Очищенная вода характеризуется ХПК 504 мг/л, БПК 3 мг/л. Эффект очистки по ХПК 18,7% При этом на 1 мг абсорбированного озона дополнительно снимается 4,8 мг ХПК.

П р и м е р 10. Сточную воду по примеру 6 подвергают озоно-биосорбционной обработке с дозой озона 0,6 мг/л. Очищенная вода характеризуется ХПК 480 мг/л, БПК 3 мг/л. Эффект очистки по ХПК 22,5% При этом на 1 мг абсорбированного озона дополнительно снимается 2 мг ХПК.

Данные, свидетельствующие о целесообразности выбранных параметров, приведены в таблице.

Предложенный способ по сравнению и известным обеспечивает повышение степени биологической очистки от трудноокисляемых загрязнений до 20-60% увеличение срока службы сорбента, так как сорбент не требует замены или искусственной регенерации, за счет проведения процесса биологической очистки воды с меньшей дозой озона (0,2-0,5 мг/л) и многократной циркуляции воды через слой взвешенного активированного угля, последующего аэрирования и озонирования.

Формула изобретения

СПОСОБ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ ВОДЫ ОТ ТРУДНООКИСЛЯЕМЫХ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ путем их сорбции на активированном угле и биологической регенерации угля микроорганизмами, закрепленными на его гранулах, включающий стадию озонирования воды, отличающийся тем, что озонирование водез ведут дозой озона 0,2 0,5 мг/л в каждом цикле в процессе многократной циркуляции воды чере слой взвешенной загрузки активированного угля после прохождения стадии контактирования с загрузкой и аэрирования с последующей подачей озонированной воды в каждом цикле под слой взвешенной загрузки.

РИСУНКИ

Рисунок 1